王琦的开题报告.doc

燕 山 大 学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称： 直驱永磁同步风力发电机的仿真与控制 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 07级自动化五班 学生姓名： 王琦 指导教师： 焦晓红 完成日期： 2011年3月25日 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义随着全球经济的快速发展，人类对能源的需求日益增加，如何实现能源的可持续发展，已经成为世界各国必须解决的问题。基于常规能源枯竭和环境保护的考虑，目前世界各国都已经把开发新能源和利用可再生能源作为未来能源发展的方向。目前我国已经出现了一批大规模的风电场，截至2007年底，我国的风力发电系统装机容量已经达到了约6GW。因此，风力发电技术的研究具有重要的现实意义。在二十世纪八十年代兴起的新能源技术革命中，并网运行的风力发电技术引起了世界各国的高度重视，并迅速实现了商品化，产业化特别是随着计算机与控制技术的飞速发展，风力发电技术的发展极为迅速，其单机容量从最初的数十千瓦级发展到最近进入市场的兆瓦级机组；控制方式从基本单一的定桨距失速控制向全桨叶变距和变速控制发展，预计在最近五年内将推出智能型风力发电机组；运行可靠性由二十世纪八十年代初的50%提高到98%以上，并且在风电场运行的风力发电机组全部可以实现集中控制和远程控制。从今以后的发展趋势来看，风电场将从内陆移到还上，其发展空间将更加广阔1。在使用初期，风力发电机组采用的主要是双馈型风力发电机，但是随着风电机组单机容量的增大，双馈型风电系统中齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出，于是没有齿轮箱而将主轴与低速多极同步发电机直接连接的直驱式布局应运而生；从中长期来看，直驱型传动系统将逐步在大型风电机组中占有更大比例，另外在传动系统中采用集成化设计和紧凑型结构是未来大型风电机组的发展趋势。在大功率变流技术和高性能永磁材料日益发展完善的背景下，大型风电机组越来越多地采用直驱永磁同步风力发电机（pmsg），pmsg不从电网吸收无功功率，无需励磁绕组和直流电源，也不需要滑环碳刷，结构简单且技术可靠性高，对电网运行影响小。pmsg与全功率变流器结合可以显著改善电能质量，减轻对低压电网的冲击，保障风电并网后的电网可靠性和安全性，与双馈型机组（变流器容量通常为1/3风电机组额定功率）相比，全功率变流器更容易实现低电压穿越等功能，更容易满足电 网对风电并网日益严格的要求2。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题本课题的主要目的是研究在不同风速条件下直驱永磁同步风力发电机的控制策略，建立包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型的DPMSG数学模型，并设计出发电机转速的控制策略并运用simulink建立了DPMSG仿真模型，对风速变化时机组运行情况进行仿真。拟解决的主要问题建立准确的风力机与pmsg的模型，并设计出pmsg的控制器，最后使用matlab仿真来验证设计的正确性与可行性。三、研究步骤、方法及措施第一步：收集相关资料，准备与控制理论与风力发电机相关的专业知识。 第二步：学习matlab使用方法，准备系统建模的相关知识。 第三步：确定系统的数学模型并建立仿真模型。 第四步：设计风力发电系统的控制器。 第五步：对控制过程进行仿真研究，并给出研究成果。四、研究工作进度周 次14周58周912周1316周1718周应完成的内容了解和熟悉直驱式永磁同步发电机的特点和工作原理直驱式PMSG风力发电机的数学模型和仿真模型建立直驱PMSG风力发电机的控制器设计；控制系统仿真控制系统仿真结果分析；撰写论文准备答辩五、主要参考文献：1 叶杭冶，风力发电机组的控制技术，机械工业出版社，2006；2 胡书举 ，直驱型风力发电系统概述，变频器世界，2009；3 J. King Saud Univ., Modeling of Wind Turbine Driving Permanent Magnet Generator with Maximum Power Point Tracking System，Vol. 19, Eng. Sci. (2), pp. 223-237, Riyadh (1427H./2007)4 李喆，永磁直驱风力发电系统控制算法的一些研究，上海交通大学硕士学位论文，2009；5 Dmitry Svechkarenko，Simulations and Control of Direct Driven Permanent Magnet Synchronous Generator，Electrical Machines and Power Electronics，20056 张梅，何国庆，赵海翔，张靠社，直驱式永磁同步风力发电机组的建模与仿真，中国电力，20087 王志强，直驱型方波永磁同步风力发电机控制系统仿真分析，天津大学硕士学位论文，20088 王莹，基于MATLAB的永磁风力发电机动态仿真，大连理工大学硕士学位论文，20099 林伟杰，永磁同步电机两种磁场定向控制策略的比较，电力电子技术，200710 姚骏，廖勇，瞿兴鸿，刘刃，直驱永磁同步风力发电机的最佳风能跟踪控制，电网技术，200811 陈益广，王志强，沈勇环，直驱式方波永磁同步风力发电机控制系统仿真，系统仿真学报， 200912 周翠云，直驱永磁同步风力发电机组仿真系统，PLC&FA，201013 尹明李庚银，